傾斜地設置型/営農型/水上設置型
太陽光発電システムの設計・施工ガイドライン 2023 年版
技術資料：
打込式アンカー斜め引張試験結果の概要

この成果物は、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ）の委託業務（JPNP20015）「太陽光発電主力電源化推進技術開発／太陽光発電の長期安定電源化技術開発」事業の結果として得られたものです。

2023 年 4 月 28 日

打込式アンカー斜め引張試験結果の概要
1. 概要
水上設置型太陽光発電設備の水中アンカーは、主に水底打込式アンカーと重力式ブロックアンカーに分類されるが、その設置の容易性等から、国内では打込式アンカーを採用している事例が多い。その一方で、既往被災においては打込式アンカーが引抜かれた事例があり、アンカーに作用する外力が設計値を超過したか、あるいは、アンカー打込み角度（耐力方向）に対する係留索の引張方向が傾斜したことによる耐力低下が要因と想定される。
本資料では、アンカーの打込み角度（耐力方向）に対して水平力が発生する場合のアンカーの耐力低下の有無やアンカーの変形特性について把握するため、実際に水上設置型太陽光発電設備で使用されているアンカーを用いて斜め引張試験を行った結果を紹介する。

図 1-1

打込式アンカーの耐力方向及び係留索の引張方向2. 試験内容
本試験の計測項目は次のとおり。
表 2-1
No.

計測項目

計測項目

計測方法

備 考

①

引張荷重

荷重計

・サンプリング周波数：1Hz②

スイベルアイナットの変位（アンカー天端位置）

変位計

・鉛直変位・水平変位1図 2-1

斜め引張試験状況（試験前）

図 2-2

斜め引張試験状況（試験後）
23. 試験条件(1) 打込式アンカー
本試験で使用した打込式アンカーを表 3-1 及び図 3-1、図 3-2 に示す。当該アンカーは、水上設置型太陽光発電設備にて使用実績が多く、打撃貫入にて打設したのちに引抜載荷を行うことでアンカーを地中で反転・定着させ引張反力を得る構造である。本試験では 20kN以上の引張反力を確認することでアンカーが反転・定着したと判断した。
表 3-1
部材名

アンカー部材

規格・仕様

摘

要アンカー

マンタレイ・アースアンカー
MR-SR

引抜耐力 40ｋN 以上

アンカーロッド

SAR-10-1.4

L＝1.4m、φ23

スイベルアイナット

ENS-32G

図 3-1

アンカー全景

打撃貫入
打撃貫入

図 3-2

アンカー貫入状況（左：貫入前、右：貫入途中）
3

(2) 斜め引張角度
本試験の対象とした引張角度を表 3-2 に示す。引張角度は、施工実績の多い仰角 30 度に加え、仰角 45 度、仰角 90 度（鉛直引張）を対象とした。また、1 基のアンカーに 2 本の係留索が取付けられている場合や、斜めから風が作用した場合は、アンカーの向きに対し斜めの荷重が作用することが考えられる（図 3-4）。このことから、アンカー向きに対し平面引張角を 30 度とした場合も対象とした。本試験では、それぞれの角度について 3 ケースずつ試験を実施した。
表 3-2
ケース名
No.1-30
No.2-30
No.3-30
No.1-45
No.2-45
No.3-45
No.1-30-30
No.2-30-30
No.3-30-30
No.1-90
No.2-90
No.3-90

斜め引張試験

仰角

平面引張角

30 度

0度

45 度

0度

30 度

30 度

90 度
（垂直引張）－

図 3-3

アンカーの引張角度4図 3-4

アンカー方向に対して斜めの引張が作用する場合(3) 試験地盤
水上設置型太陽光発電設備における水底は、表層が低 N 値の土砂性状であることが多い。
本試験では、低 N 値（N 値＝2 程度）の地盤にて引張試験を行うため、広島県尾道市因島の旧レンコン畑を試験サイトとして選定し、降雨翌日の湿潤状態で実施した。
試験エリアの土質試験結果を以降に示す。試験エリアは G.L.±0.0ｍ～G.L.－1.5ｍ程度に砂質土（N 値 1～8 の建設発生土）が存在し、G.L.－1.5ｍ以深にシルト層（N 値 1～3 の旧レンコン畑土壌）が存在している。
表 3-3No.

試験名称

土質試験一覧
数量単位

備考①標準貫入試験4地点

・試験深度 2ｍ②

簡易動的コーン貫入試験

4地点

・試験深度 2ｍ

③スクリューウェイト貫入試験（SWS 試験）

4地点

・最終貫入深さ 2ｍ

試料

・2 試料／1 地点
・土粒子の密度試験
・土の含水比試験
・土の粒度試験・土の液・塑性限界試験
・土の湿潤密度試験④

室内土質試験

85

図 3-5

試験地盤（試験前）

図 3-6

土質試験位置6表 3-4

標準貫入試験結果一覧

図 3-7

柱状図 Bor.No.1

図 3-8

柱状図 Bor.No.2

7

図 3-9柱状図 Bor.No.3

図 3-10柱状図 Bor.No.4

8

図 3-11

簡易動的コーン貫入試験結果 No.1

※換算 N 値は、次の式にて計算
Nd＝1.5N

図 3-12簡易動的コーン貫入試験結果 No.29

図 3-13簡易動的コーン貫入試験結果 No.3

※換算 N 値は、次の式にて計算
Nd＝1.5N

図 3-14簡易動的コーン貫入試験結果 No.410

図 3-15 スクリューウェイト貫入試験（SWS 試験）結果 No.1

図 3-16 スクリューウェイト貫入試験（SWS 試験）結果 No.2

図 3-17 スクリューウェイト貫入試験（SWS 試験）結果 No.3

※換算 N 値は、
稲田式にて計算（N 値上限：30）

図 3-18 スクリューウェイト貫入試験（SWS 試験）結果 No.411

表 3-5

室内土質結果一覧（1/2）

表 3-6

室内土質結果一覧（2/2）

124. 試験方法
鉛直打設したアンカーに対し、斜め引張治具及び油圧ロードロッカーを用いて斜め引張載荷を行った。反力は治具の自重を利用し、載荷方法は連続載荷とした。アンカーに拘束圧が作用しないよう、斜め引張治具の自重はアンカーの土圧影響範囲外で負担させることとし、斜め引張治具を H 鋼の上に配置した。変位計の計測点はスイベルアイナットの中心とし、油圧ロードロッカーの荷重値とともにデータロガーにて記録した。

※説明図のためアンカーを大きく描画している

図 4-1

図 4-2

斜め引張治具の配置

変位計の計測点（スイベルアイナット、試験前）

135. 試験結果
試験結果を表 5-1 及び図 5-1～図 5-4 に示す。なお、変位計の計測値からスイベルアイナットの鉛直変位、水平変位、絶対変位を次図のモデルにて算出した。

図 5-1

水平変位 a、鉛直変位 b、絶対変位 c の算出モデル

鉛直引張の引張耐力は 19kN 程度であった。これに対し、斜め引張の場合は No.1-30 をのぞく全てのケースにおいて、17kN 程度で変位が生じた。したがって、斜め引張により引張耐力は若干低減するものの、その低減率は 1 割程度にとどまることが確認された。また、水上設置型太陽光発電設備において、アンカーの設計耐力は 10kN と設定される場合が多い。
本試験では、全てのケースにおいて 10kN 以上の引張耐力が確認された。なお、引張耐力を超過する荷重が作用した場合は、斜め引張のケースで変位が比較的大きくなり、最大で 60cm程度の水平変位が確認された。
表 5-1

斜め引張試験結果

ケース名

変位の起点荷重（引張耐力）

No.1-30
No.2-30
No.3-30
No.1-45
No.2-45
No.3-45
No.1-30-30
No.2-30-30
No.3-30-30
No.1-90
No.2-90
No.3-9011.5kN
17.2kN
19.6kN
17.5kN
16.6kN
16.7kN
17.4kN
16.9kN
16.8kN
18.8kN
20.2kN
19.5kN

14図 5-2

引張荷重と水平変位 a の関係※鉛直変位が負の値を示している箇所は、アンカー天端が地表面を中心として円弧を描くように変位したことを示している。

図 5-3

引張荷重と鉛直変位 b の関係

15図 5-4引張荷重と絶対変位 c の関係

6. まとめ
本試験では、打込式アンカーの鉛直引張試験と斜め引張試験の結果を比較し、斜め引張に伴うアンカーの耐力低下は生じないことを確認した。また、斜め引張の場合は、鉛直引張と比べ変位が比較的大きくなり、40kN 程度の荷重で最大 60cm 程度の水平変位が生じることを確認した。

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この成果物は、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ）の委託業務（JPNP20015）「太陽光発電主力電源化推進技術開発／太陽光発電の長期安定電源化技術開発」事業の結果として得られたものです。

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